磁保持继电器线圈反向加电研究分析

('磁保持继电器线圈反向加电研究分析摘要：本文主要介绍了磁保持继电器的当前发展前景、结构组成以及工作原理，对磁保持继电器线圈反向加电后有何影响进行深入研究分析，并提出相关合理使用建议，协助使用者更加有效评估整机产品的使用寿命及质量可靠性。关键词：磁保持继电器；反向加电；逸散磁通。1、前言随着当今科技发展得越来越迅猛，大环境对电磁继电器的要求也逐渐增高，尤其是在航空航天以及部分军用领域，因其体积小、重量轻、低功耗且性能可靠广受青睐。与普通电磁继电器相比，磁保持继电器不仅有对电路起自动接通和切断的作用，其无论是处于常闭还是常开状态均可以完全依靠永久磁钢的作用在线圈去激励后保持原有工作状态，有效防止外界环境型号的干扰，抗干扰性更强。因此，磁保持继电器以其更加可靠的性能以及广泛使用性，在各行各业均具有较好的发展前景。2、磁保持继电器结构原理磁保持继电器由电磁机构和接触系统组成，电磁机构采用差动式，采用双线圈驱动，一个线圈为复归线圈，另一个线圈为自保持线圈。1.某型号磁保持继电器复归状态结构示意图图1为某型号磁保持继电器产品处于初始状态（即复归状态或后激励状态），此时，衔铁所受的力有：永久磁钢对衔铁的吸力F1，设其产生的转动阻力矩为M1，动簧片通过推动杆对衔铁施加的力F2，设其产生的转动力矩为M2，当给自保持线圈通电激励时，线圈磁通对衔铁产生的驱动力（排斥力）F3，设其产生的转动力矩为M3，小轴所受转动摩擦阻力F4，设其产生的转动阻力矩为M4。产品处于前激励状态（自保持状态）时，衔铁所受的力类同。产品转换是通过上述力的力差来实现的，当M3+M2＞M1+M4成立时，衔铁能够正常转动。从上述可知，磁保持系列电磁继电器是通过对自保持线圈或复归线圈正向加电所产生的磁通对衔铁产生驱动力来实现状态转换的，即复归状态需对自保持线圈正向加电，加电后切换为保持状态，保持状态需要对复归线圈正向加电，加电后切换为复归状态。3、线圈反向加电分析磁保持继电器正常使用情况为复归状态对自保持线圈正向加电，保持状态对复归线圈正向加电，即给自保持线圈正、反向加电来实现继电器状态切换。现对同一个线圈正反向加电实现继电器工作状态的转换进行研究分析。设置磁保持继电器的电磁机构在空载状态下给线圈通电激励时线圈磁通φ对衔铁产生的能使衔铁状态转换的临界驱动力为F（设其产生的转动阻力矩为M），而此时的线圈施加电压即为动作电压U。①如图1所示，继电器为复归状态，给自保持线圈正向缓慢加电，线圈磁通对衔铁产生的驱动力（排斥力）为F3，当F3+F2=F即M3+M2=M时衔铁转换，此时的动作电压为U1，所产生的线圈磁通为φ1。②如图2所示，继电器为自保持状态，若给自保持线圈反向缓慢加电，线圈磁通对衔铁产生的驱动力（电磁吸力）为F5，为使衔铁转换，则须满足F5+F2´=F，即M5+M2´＞M1´+M4，此时动作电压为U2，所产生的线圈磁通为φ2。由于磁保持继电器左右两侧的磁钢吸力及动簧片通过推动杆对衔铁施加的反力理论上相等，故F1´≈F1（即M1´≈M1）F2´≈F2（即M2´≈M2）则有M5+M2＞M1+M41.某型号磁保持继电器自保持状态结构示意图由于此时自保持线圈侧的衔铁工作面存在空气间隙，该处存在逸散磁通φ漏，故自保持线圈实际对衔铁作用的磁通为φ2´，有φ2´=φ2-φ漏为使继电器状态转换，需使φ2´=φ1，即φ1=φ2-φ漏，故得出φ2＞φ1由U∝φ可得出U2＞U1综上所述，如果对磁保持继电器同一个线圈进行正反向加电来实现工作状态的转换，由于存在逸散磁通，则反向加电所需的动作电压比正向加电的动作电压大。4、验证分析抽取15只某型号012V规格磁保持继电器进行验证，将抽取产品依次放置在常温25℃、45℃、高温125℃及低温-65℃环境下进行同一只线圈正、反向加电测试，所得动作电压数据如下：①常温环境下底板号自保持线圈动作电压（V）差值（V）复位线圈动作电压（V）差值（V）正向反向正向反向15.77.41.74.96.51.625.57.11.65.56.30.835.47.82.45.67.72.146.88.31.56.58.11.655.87.41.657.22.265.37.62.36.27.51.376.88.71.96.38.62.385.56.91.45.37.72.496.38.52.26.98.41.5105.87.92.15.98.62.7116.48.52.15.78.12.4126.68.21.65.47.92.5136.48.62.25.67.92.3147.28.71.56.69.22.6156.17.81.75.571.5②45℃环境下底板号自保持线圈动作电压（V）差值（V）复位线圈动作电压（V）差值（V）正向反向正向反向16.58.82.357.22.226.68.41.86.18.42.336.28.72.56.48.11.746.49.22.86.892.255.98.52.65.37.72.466.18.126.781.377.28.81.668.92.986.17.61.55.77.61.997.18.41.37.591.5107.39.21.96.28.52.316.88.61.86.28.52.31126.692.45.98.72.8136.88.825.86.70.9147.88.91.17.39.52.2156.58.92.46.18.32.2③高温125℃环境下底板号自保持线圈动作电压（V）差值（V）复位线圈动作电压（V）差值（V）正向反向正向反向17.19.125.68.42.827.89.51.76.892.238.310.42.17.69.41.848.211.33.18.39.51.257.910.22.36.59.63.168.610.31.77.69.21.677.910.62.77.510.5387.49.62.26.59.32.89810.32.38.410.52.1108.39.91.67.710.42.7117.69.31.76.69.63127.29.52.36.89.42.617.810.32.57.910.62.73148.611.73.18.211.33.1157.99.81.97.59.92.4④低温-65℃环境下底板号自保持线圈动作电压（V）差值（V）复位线圈动作电压（V）差值（V）正向反向正向反向14.35.41.14.66.31.723.65.21.64.36.11.833.85.31.55.160.944.86.71.96.27.10.953.94.30.44.26.2263.85.21.44.95.80.974.85.60.85.26.61.483.74.81.14.55.91.494.35.91.65.66.81.2104.45.415.57.41.9114.76.21.54.97.32.41256.11.15.36.81.5134.250.85.46.30.9144.66.11.55.76.91.21545.51.54.86.21.4通过将磁保持继电器产品分别在常温25℃、45℃、高温125℃及低温-65℃环境下进行自保持或复归线圈正、反向加电测试数据可知，线圈反向加电所需动作电压比正向加电所需动作电压大。5、结论此次研究，主要通过理论计算对磁保持继电器同一线圈正反向加电进行对比深入分析得出初步结论，并通过对磁保持继电器某一型号产品在各种不同工况环境下进行验证，若对继电器线圈反向加电，则相对于正向加电需要施加更大的激励电压。故从节能减排角度考虑不建议该使用方法，且反复使用同一只线圈，疲劳强度减弱，对继电器产品的使用寿命影响较大。本次研究结论提供了该类磁保持继电器的新型使用方法，对该类磁保持继电器产品在使用过程中由于外部条件只能对同一只线圈正反向加电时提出可行性建议，对于使用该新型使用方法时评估整机产品的使用寿命和质量可靠性具有一定的借鉴作用。参考文献：[1]罗依金.小型密封电磁继电器.人民邮电出版社，1980.[2]钟国芳，陈慧强.磁保持继电器应用中的问题及改进措施[J].华电技术，2009.',)